3D-Druck: Neues Material erlaubt 2PP 3D-Druck von nicht-lichtdurchlässigen (schwarzen) Strukturen

Starker Laser von UpNano polymerisiert innovatives schwarzes Material. In Kombination mit einem neuen transparenten Material können komplette optische Systeme gedruckt werden.

Wien, 12. Oktober 2021 – Endlich können hoch-präzise 3D-Strukturen durch Verwendung eines 2-Photonen Polymerisation (2PP) 3D-Druckverfahrens auch in Schwarz gedruckt werden. Dies schien über lange Zeit unmöglich, weil nicht-lichtdurchlässige (schwarze) Materialien die Polymerisationseffizienz des Druckprozesses stark reduzieren. Jetzt war allerdings die auf 2PP 3D-Druck spezialisierte UpNano GmbH in der Entwicklung eines solchen Materials höchst erfolgreich – und profitiert dabei wieder einmal mehr vom außergewöhnlich starken Laser ihres NanoOne-Drucksystems. Das passenderweise UpBlack genannte Material kann sehr einfach mit dem kürzlich entwickelten transluzenten Material UpOpto kombiniert werden, wodurch nun komplette optische Systeme (Linsen & Halterungen) mit nur einem Drucksystem hergestellt werden können.

Es klingt wie ein Widerspruch in sich: Photopolymerisation eines nicht-lichtdurchlässigen Materials. Aber dass dies tatsächlich möglich ist, hat UpNano – Hersteller der bekannten NanoOne 2-Photonen 3D-Drucksysteme, die Strukturen über 12 Größenordnungen drucken können – jetzt bewiesen. Das Erfolgsgeheimnis des Unternehmens ist die Laserstärke des NanoOne (von bis zu 1 Watt) – etliche Male stärker als in vergleichbaren Systemen. Trotz der hohen Lichtabsorption von UpBlack ist dieser Laser stark genug, um ausreichende Energie für die Polymerisation des flüssigen Photopolymers während des Herstellungsprozesses bereitzustellen und so die Polymerisation überhaupt möglich zu machen.

Optimal für Optik

UpBlack ist ideal geeignet für den Druck von optischen Systemen. Diese benötigen oft nicht-lichtdurchlässige Halterungsstrukturen für Linsen oder andere transluzente optische Teile. Auch diese können nun bei hoher Auflösung mit UpNanos NanoOne-3D-Drucksystem gefertigt werden. “Ergänzend haben wir ein optisch transparentes Material entwickelt, das ebenfalls kommerziell erhältlich ist”, erklärt Bernhard Küenburg, CEO von UpNano. “Unser UpOpto besticht durch seine außergewöhnlich niedrige Fluoreszenz, die ansonsten ja oft mit vielen optischen, biologischen und medizinischen Anwendungen interferiert.“ Tatsächlich zeigt UpOpto eine hohe Biokompatibilität und wurde aufgrund seiner Nicht-Zytotoxizität nach EN ISO 10993-5:2009 zertifiziert, was für Kund*innen, die mit Mikrofluiden arbeiten, besonders wichtig ist. „Durch die kombinierte Verwendung von UpBlackund UpOpto”, weist Bernhard Küenburg hin, “können unsere Kund*innen vollständige optische Systeme mit nur einem System herstellen.” Und etliche Kund*innen von UpNano – darunter ein großer asiatischer Technologiekonzern – haben bereits Vorteile aus dieser Innovation gezogen.

Aber nicht nur die starke Laserleistung unterscheidet NanoOne-Drucker von vergleichbaren Systemen, sondern auch der optimierte optische Aufbau, die patentierte adaptive Auflösungstechnologie und die smarten Laserscanning-Algorithmen. Alles zusammen erlaubt eine hochauflösende 3D-Drucktechnik über 12 Größenordnungen – und das innerhalb von bisher nie erreichten, kurzen Produktionszeiten.

Qualifiziert für Qualität

Kürzlich wurde dem Unternehmen auch nach der ISO 9001-Norm zertifiziert, die auf mehreren Qualitätsmanagementsprinzipien beruht. Diese inkludieren: einen starken Kund*innen-Fokus, Motivation & Engagement des Top-Managements, den prozessorientierten Ansatz und die kontinuierliche Entwicklung. Bernhard Küenburg erläutert die Motivation des Unternehmens, diese Norm zu beantragen: “Während der letzten zwei Jahre sind unsere Verkäufe von Drucksystemen und Materialien stark gewachsen. Zur selben Zeit haben wir massiv in die Expansion des Unternehmens investiert. Dieses Wachstum von UpNano musste von einem starken Fokus auf Qualitätsmanagement begleitet seien – und die ISO 9001-Zertifizierung hat bewiesen, dass wir das erreichen konnten.” Zusätzlich bekam das Unternehmen die ISO 14001-Zertifizierung verliehen, die die Einführung eines effektiven Umweltmanagementsystems bestätigt.

Das Wachstum von UpNano gründet sich auf einem starken Fokus auf F&E und Innovation. Die firmeneigene patentierte Auflösungsstrategie erlaubt den Druck von Zentimeter-großen Objekten mit Mikrometer-Auflösung in kurzen Produktionszyklen. Erst neulich hat UpNano den NanoOne Bio-Drucksystem auf den Markt gebracht und X Hydrobio INX© U200 co-entwickelt – das einzige kommerziell erhältliche 2-Photonen Hydrogel-Material, das es für biologische Anwendungen ermöglicht, lebende Zellen direkt von der Kulturplatte innerhalb hochpräziser 3D-Druck-Strukturen einzubetten.

Bestellungen von sowohl der Industrie als auch von akademischen Einrichtungen machten eine schnelle Expansion des Unternehmens notwendig. Die Anzahl der Mitarbeiter*innen wurde innerhalb eines Jahres verdoppelt, wobei neues Personal für die Engineering- & Software-Entwicklungsabteilung und für das Projektmanagement eingestellt wurde. Genauso verdoppelte sich der Platzbedarf des Firmengeländes in der Wiener Zentrale, und um den starken US-Markt besser bedienen zu können, beschäftigt UpNano nun auch einen erfahrenen Verkäufer an der Ostküste.

Bilder auf Anfrage verfügbar oder hier: https://www.upnano.at/novel-material-allows-2pp-3d-printing-of-non-transmissive-black-structures/

Treffen Sie UpNano bei:

µTAS 2021, 10. – 14. Oktober, Palm Springs, USA

formnext, 16. – 19. November, Frankfurt, Deutschland

Über UpNano (Stand Oktober 2021)

Im September 2018 als Spin-Out der TU Wien gegründet, ist die UpNano ein in Wien ansässiges Hightech-Unternehmen mit Fokus auf Entwicklung, Herstellung und Kommerzialisierung von hochauflösenden 3D Drucksystemen, die auf 2 Photonen-Polymerisation basieren. Mit ihrem ersten kommerziellen Produkt, dem NanoOne-Drucksystem, können Mikrobauteile mit Strukturdetails ≥170 nm Auflösung gedruckt werden. Aufgrund des sehr schnellen Druckprozesses ist auch die Herstellung von Teilen bis zur Größe von mehreren Zentimetern realisierbar.